機(jī)器人焊接工裝平臺夾具的特點、適用范圍和應(yīng)用案例

在現(xiàn)代焊接生產(chǎn)中，人們對焊接的質(zhì)量越來越高，然而優(yōu)秀的焊接工人卻越來越難找。隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)控及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自動焊接機(jī)器人， 從開始用于生產(chǎn)以來，其技術(shù)已日益成熟。焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。但是焊接設(shè)備目前采用的工裝平臺幾乎還是傳統(tǒng)的普通平板平臺。完全不適應(yīng)現(xiàn)在變化多樣多品種多規(guī)格的產(chǎn)品狀況。采用性能優(yōu)越的機(jī)器人焊接工裝平臺夾具對焊接生產(chǎn)有極大的提高。

圖1 焊接機(jī)器人

一、機(jī)器人焊接夾具與焊接夾具的區(qū)別

1．對零件的定位精度要求更高，焊縫相對位置精度較高，應(yīng)≤1mm。

2．由于焊件一般由多個簡單零件組焊而成，而這些零件的裝配和定位焊，在焊接工裝夾具上是按順序進(jìn)行的，因此，它們的定位和夾緊是一個個單獨進(jìn)行的。

3．機(jī)器人焊接工裝夾具前后工序的定位須一致。

4．由于變位機(jī)的變位角度較大，機(jī)器人焊接工裝夾具盡量避免使用活動手動插銷。

5．機(jī)器人焊接工裝夾具應(yīng)盡量采用快速壓緊件，且需配置帶孔平臺。以便將壓緊快速裝夾壓緊。

6．與普通焊接夾具不同，機(jī)器人焊接工裝夾具除正面可以施焊外，其側(cè)面也能夠?qū)ぜM(jìn)行焊接，可以無限延伸。

以上六點是機(jī)器人焊接工裝夾具與普通焊接夾具的主要不同之處，設(shè)計機(jī)器人焊接工裝夾具時要充分考慮這些區(qū)別，使設(shè)計出來的夾具，能滿足使用要求。

圖2 機(jī)器人焊接平臺

二、適用范圍

1．焊接機(jī)器人適用于產(chǎn)量大的產(chǎn)品，如果產(chǎn)量小并且產(chǎn)品種類又偏多，使用焊接機(jī)器人就不太合適，因為給所有的工件編輯示教程序的確是一項很費時費力的工作。

2．在焊接薄板（通常指板厚小于3mm的板）時，這樣的工件對下料和裝配精度要求比較高，而且必須保證工件的一致性較好。焊縫位置基本無間隙，或很小間隙（通常要求間隙不超過所用焊絲的半徑）。

在焊接中厚板（通常指板厚在3mm以上）時，這些工件的下料及裝配精度往往不是特別高，機(jī)器人焊接時需要使用到傳感器來補(bǔ)償工件本身的偏差或安裝位置的偏差。

三、案例分析

下面分享一些案例的設(shè)計思路，希望讀者能夠有所啟發(fā)。

案例1：用于汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人焊接夾具部分設(shè)計思路

部分定位裝置設(shè)計思路：

圖3 可調(diào)式定位結(jié)構(gòu)

為了便于調(diào)整和更換，定位件與支撐體分體設(shè)計。定位結(jié)構(gòu)如圖3設(shè)計成組合可調(diào)式的，定位塊在Z方向上，定位銷在X，Y方向上均可通過墊片調(diào)整。這種能在三個方向上實現(xiàn)自由調(diào)整的定位結(jié)構(gòu)，不僅能更好的適用工件，加快調(diào)試速度，而且還可以通過更換定位件達(dá)到適用不同車型的需要。

圖4 三圓柱式支撐定位

采用三個圓柱支撐定位的方式如圖4，避免了焊接板材過程中產(chǎn)生的形變，并且節(jié)約了成本，并且保證了定位面的準(zhǔn)確性和可調(diào)性。但在設(shè)計與裝配中，要考慮定位件的使用狀況，否則精度會隨著磕碰等不良因素而降低。

圖5 脹銷機(jī)構(gòu)

對于汽車零件部件間主要定位孔定位精度要求高，焊縫較長，焊后變形大，導(dǎo)致焊接后工件拆卸困難，這時可以考慮用到脹銷機(jī)構(gòu)如圖5。此外還可以增加卸件機(jī)構(gòu)將工件頂出。

部分夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計思路：

圖6 角度可調(diào)式夾緊機(jī)構(gòu)

對于形狀復(fù)雜，高度不一的工件，夾緊機(jī)構(gòu)可以做成橋形多點夾緊，或者角度可調(diào)的形式如圖6。這種結(jié)構(gòu)可以保證壓緊點與工件充分接觸，適應(yīng)了工件復(fù)雜表面的需求。

案例2：三維柔性組合焊接工裝夾具與汽車焊接機(jī)器人的配合應(yīng)用

三維柔性組合焊接工裝夾具的優(yōu)勢：

1．經(jīng)濟(jì)性：每次產(chǎn)品變化而投入的專用工裝的費用時間幾乎可以不再花錢。裝置操作簡便，使用安全。拼裝方式多樣，用戶可根據(jù)需要快速拼接出不同要求的工裝。拼裝快速，裝拆方便；工作臺面可以根據(jù)工件形狀、大小進(jìn)行拼裝組合。臺面上的刻度和模塊尺寸的設(shè)計，使操作工人不用量具就可以根據(jù)工件尺寸迅速搭出所需要的工裝。

2．柔性化：柔性三維組合焊接工裝平臺的承載能力高，鋼性穩(wěn)定。焊接平臺可方便地延伸和擴(kuò)展，組合。經(jīng)擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)臺面可模塊化的定位和夾緊直接連接在一起。在安裝、調(diào)整和定位工件過程將柔性三維組合焊接工裝系統(tǒng)的通用功能展示的淋漓盡致，尤其在了大型工件方面的應(yīng)用上。

圖7 焊接工裝夾具

3．重復(fù)性：三維柔性組合焊接工作臺的臺面有鑄鐵／鋼結(jié)構(gòu)件／精密加工件／模塊化組件組合而成，其性能非常穩(wěn)定，如使用不當(dāng)造成部件損壞時，也不用報廢整張臺，只要非常少的成本就可以更換單個部件。焊接平臺經(jīng)過特殊加工處理，在焊接過程中，僅需低廉的防飛濺液即可免除工作臺表面的焊接飛濺。

4．模塊化：所有組件分門別類，進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，互相匹配。選用最少的模塊，就可以實現(xiàn)各種快速定位和夾緊的功能。

結(jié) 語

在焊接過程中，采用機(jī)器人自動化焊接已經(jīng)是大家無可置疑的共識。但是選用性能優(yōu)越的焊接工裝平臺以及互換性高的柔性組合焊接工裝夾具對提高焊接產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，縮短加工時間同樣起到非常重要的作用。特別是柔性化，模塊化的三維柔性組合工裝更加適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)小批量多樣化的生產(chǎn)方式。

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